高考申論題
112年
[農業機械] 熱力學
第 二 題
📖 題組：
有一 400 m³ 之儲存槽儲存液態天然氣。天然氣之主要成分為甲烷。儲存槽內之甲烷壓力為 100 kPa，液態及氣態之體積占比分別為 98% 及 2%。請問儲存槽內甲烷之質量為何？甲烷之乾度為何？（10 分） 給予數據：甲烷 100 kPa，vf = 0.002366 m³/kg，vg = 0.55665 m³/kg，hf = -286.5 kJ/kg，hg = 223.83 kJ/kg。
有一 400 m³ 之儲存槽儲存液態天然氣。天然氣之主要成分為甲烷。儲存槽內之甲烷壓力為 100 kPa，液態及氣態之體積占比分別為 98% 及 2%。請問儲存槽內甲烷之質量為何？甲烷之乾度為何？（10 分） 給予數據：甲烷 100 kPa，vf = 0.002366 m³/kg，vg = 0.55665 m³/kg，hf = -286.5 kJ/kg，hg = 223.83 kJ/kg。
📝 此題為申論題，共 2 小題
小題 (二)
在燃氣發電中，需先將液態天然氣汽化，釋放之能量稱為冷能。請問(一)之天然氣汽化至 100 kPa 之飽和蒸汽釋放之冷能。（10 分）
思路引導 VIP
看到此題，應先利用液態與氣態的體積佔比及對應比容，分別求出兩相的質量，進而得到系統總質量與乾度。接著，理解「冷能」的物理意義為液化天然氣在等壓下汽化至飽和蒸汽所吸收的熱量，計算液態部分完全汽化所需之焓差（Q = m_f × h_fg）即可求解。
小題 (一)
請問儲存槽內甲烷之質量為何？甲烷之乾度為何？（10 分）
思路引導 VIP
看到飽和液氣混合物題目，首要釐清「體積佔比」不等於「質量佔比（乾度）」。解題關鍵在於利用給定的總體積與體積佔比，分別求出液態與氣態的體積，再除以各自的比容以推算質量，最後依定義計算乾度。